多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置和制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置，包括多通道信号发生器、压电振动组件阵列、连接固定件和安装座，所述的压电振动组件阵列中包括多个按设定阵列排列的压电振动组件，所述的多通道信号发生器包括多个信号输出通道，所述的多个信号输出通道分别接入压电振动组件阵列中的各压电振动组件上，所述的压电振动组件与信号输出通道一一对应，所述的压电振动组件通过连接固定件与安装座相互连接，所述的安装座用于安装弹性波自旋源，与现有技术相比，本发明专利技术具有便携可拆卸、制备方便等优点。

【技术实现步骤摘要】
多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置和制备方法
本专利技术涉及功能器件及弹性波波源产生装置领域，尤其是涉及一种多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置和制备方法。
技术介绍
自旋是量子力学中最重要的物理性质之一，是拓扑态的基础。大量研究表明横波可以自然地具有非平凡的自旋以及与自旋相关的性质，最近的研究又揭示了纵波以及纵波-横波混合的弹性波的自旋特征。在直观中，弹性波自旋可以表现为与方向选择性相关的传播。但由于弹性波的复杂性，且缺乏弹性波自旋源激发装置，弹性波的自旋目前还缺少对应的实验依据。利用弹性波自旋源能够为实验提供具体途径，从而验证弹性波自身的自旋本质。另一方面，拓扑与物理学快速结合，在量子场论、凝聚态物理等领域产生了重要影响，后又快速拓展到基于周期性结构(如声子晶体、超材料等)的力学系统，引发了“拓扑力学”。因为具有单元尺寸、几何参数、材料属性等灵活可控的特性，周期性结构及其中的经典波体系成为检验或实现诸多拓扑物理现象的良好平台。已有研究者在声学或力学系统中开展类比霍尔效应、自旋霍尔效应、谷霍尔效应等的研究。基于能耗和易用等方面的考虑，被动调控(类比自旋霍尔效应、谷霍尔效应)的结构和器件在应用中更为有利。这些拓扑结构的一个显著特征是弹性波的单向传输，但其拓扑边界态的传播方向是自旋依赖的，带有特定极化方向的弹性波自旋源能够选择激发单向边界态。然而其实验依据却非常少见，特别是应用广泛的板波(Lamb波)和瑞利(Rayleigh)波。因此，亟需提供一种弹性波自旋源激发装置，以为拓扑结构的实验研究提供关键依据。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置和制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置，包括多通道信号发生器、压电振动组件阵列、连接固定件和安装座，所述的压电振动组件阵列中包括多个按设定阵列排列的压电振动组件，所述的多通道信号发生器包括多个信号输出通道，所述的多个信号输出通道分别接入压电振动组件阵列中的各压电振动组件上，所述的压电振动组件与信号输出通道一一对应，所述的压电振动组件通过连接固定件与安装座相互连接，所述的安装座用于安装弹性波自旋源；所述的多通道信号发生器的多个信号输出通道分别输出多个不同相位的电信号，所述的压电振动组件阵列中的各压电振动组件分别接收各通道的电信号，将电信号转化为机械振动，并传导至安装座上的弹性波自旋源，完成弹性波自旋源的激发。进一步地，所述的连接固定件为环氧树脂材料，所述的安装座为金属板或金属块。进一步地，所述的压电振动组件阵列的排列方式根据弹性波自旋源的所需频率段获取。优选地，所述的压电振动组件包括压电片和金属柱，所述的压电片为环形压电片，其套设于金属柱上，所述的安装座内开设通孔，所述的金属柱套设于安装座的通孔中，所述的金属柱与安装座之间填充连接固定件，所述的压电片的上下表面为正极极化面接线和负极极化面接线，所述的多通道信号发生器的接线正极和接线负极分别接入压电片的正极极化面接线和负极极化面接线。所述的压电片设置两片，分别套设于金属柱的上下两端，所述的安装座设置于金属柱的中部，所述的金属柱上下两端的压电片相互对称设置，两个压电片相对的极化面接线的极性相同。所述的压电片和金属柱之间填充连接固定件。上述多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置的制备方法，包括以下步骤：S11：根据弹性波自旋源的所需频率段，获取压电片的尺寸、位置和排列方式；S12：按照与压电片的尺寸、位置和排列方式对应的原则，获取金属柱的尺寸、位置和排列方式；S13：按照与金属柱的尺寸、位置和排列方式对应的原则，获取安装座上四个通孔的尺寸位置和排列方式；S14：根据步骤S11-S12确定的尺寸、位置和排列方式，分别制备压电片、金属柱和安装座；S15：将金属柱通过连接固定件安装于安装座的通孔中；S16：在每根金属柱两端，距离安装座相同距离的位置，各安装一个压电片，并用连接固定件固定，构成一组压电振动组件；S17：根据两个压电片相对的极化面接线的极性相同的原则，分别从各压电片的上下两极化面接线引出导线，并将各组压电振动组件依次接入多通道信号发生器的信号输出通道；S18：调节多通道信号发生器各通道的相位差，产生自旋源。优选地，所述的压电振动组件包括压电片，所述的压电片通过连接固定件固定设置于安装座的表面。所述的压电片为圆形压电片，所述的连接固定件的形状尺寸与压电片相互配合，其填充于压电片和安装座之间。上述多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置的制备方法，包括以下步骤：S21：根据弹性波自旋源的所需频率段，获取压电片的尺寸、位置和排列方式；S22：根据步骤S11-S12确定的尺寸、位置和排列方式，将压电片通过连接固定件安装于安装座上；S23：分别从各压电片的上下两极化面接线引出导线，并将各组压电振动组件依次接入多通道信号发生器的信号输出通道；S24：调节多通道信号发生器各通道的相位差，产生自旋源。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)本专利技术通过压电振动组件与多通道信号发生器连接，多通道信号发生器输入具有相位差的信号至各压电振动组件，各压电振动组件将电信号转化为机械振动并传导至安装座，安装座上安装需要弹性波自旋源的结构，从而激发带自旋特征的弹性波，能够用于弹性波自旋的相关实验和实际应用，弥补了目前市面上没有弹性波自旋源激发装置和实验研究中没有弹性波自旋源使用的空白，为相关实验研究提供数据依据；2)本专利技术设计两种结构的激发装置，可根据不同使用场景和要求进行封装，成为可拆卸、便携的装置，且本专利技术所采用的材料均可通过定制购买得到，结构简单、制备方便。附图说明图1为实施例1的部件拆分示意图；图2为实施例1的单组压电片中心剖面及接线示意图；图3为压电片外部信号接入示意图；图4为四通道相位延迟信号示意图；图5为实施例1整体结构示意图；图6为实施例1数值模拟效果图；图7为实施例1装置用于瑞利波实验的结果图；图8为实施例2部件拆分示意图；图9为实施例2单组压电片中心剖面及接线示意图；图10为实施例2整体结构示意图；图11为实施例2数值模拟效果图。其中，1、压电片，2、金属短柱，3、连接固定件，4、安装座，5、接线正极，6、接线负极。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置，包括多通道信号发生器、压电振动组件阵列、连接固定件3和安装座4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置，其特征在于，包括多通道信号发生器、压电振动组件阵列、连接固定件(3)和安装座(4)，所述的压电振动组件阵列中包括多个按设定阵列排列的压电振动组件，所述的多通道信号发生器包括多个信号输出通道，所述的多个信号输出通道分别接入压电振动组件阵列中的各压电振动组件上，所述的压电振动组件与信号输出通道一一对应，所述的压电振动组件通过连接固定件(3)与安装座(4)相互连接，所述的安装座(4)用于安装弹性波自旋源；/n所述的多通道信号发生器的多个信号输出通道分别输出多个不同相位的电信号，所述的压电振动组件阵列中的各压电振动组件分别接收各通道的电信号，将电信号转化为机械振动，并传导至安装座(4)上的弹性波自旋源，完成弹性波自旋源的激发。/n

【技术特征摘要】
1.一种多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置，其特征在于，包括多通道信号发生器、压电振动组件阵列、连接固定件(3)和安装座(4)，所述的压电振动组件阵列中包括多个按设定阵列排列的压电振动组件，所述的多通道信号发生器包括多个信号输出通道，所述的多个信号输出通道分别接入压电振动组件阵列中的各压电振动组件上，所述的压电振动组件与信号输出通道一一对应，所述的压电振动组件通过连接固定件(3)与安装座(4)相互连接，所述的安装座(4)用于安装弹性波自旋源；
所述的多通道信号发生器的多个信号输出通道分别输出多个不同相位的电信号，所述的压电振动组件阵列中的各压电振动组件分别接收各通道的电信号，将电信号转化为机械振动，并传导至安装座(4)上的弹性波自旋源，完成弹性波自旋源的激发。


2.根据权利要求1所述的一种多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置，其特征在于，所述的压电振动组件包括压电片(1)和金属柱(2)，所述的压电片(1)为环形压电片，其套设于金属柱(2)上，所述的安装座(4)内开设通孔，所述的金属柱(2)套设于安装座(4)的通孔中，所述的金属柱(2)与安装座(4)之间填充连接固定件(3)，所述的压电片(1)的上下表面为正极极化面接线和负极极化面接线，所述的多通道信号发生器的接线正极(5)和接线负极(6)分别接入压电片(1)的正极极化面接线和负极极化面接线。


3.根据权利要求2所述的一种多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置，其特征在于，所述的压电片(1)设置两片，分别套设于金属柱(2)的上下两端，所述的安装座(4)设置于金属柱(2)的中部，所述的金属柱(2)上下两端的压电片(1)相互对称设置，两个压电片(1)相对的极化面接线的极性相同。


4.根据权利要求2所述的一种多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置，其特征在于，所述的压电片(1)和金属柱(2)之间填充连接固定件(3)。


5.根据权利要求1所述的一种多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置，其特征在于，所述的压电振动组件包括压电片(1)，所述的压电片(1)通过连接固定件(3)固定设置于安装座(4)的表面。


6.根据权利要求5所述的一种多通道相位差控制的弹性波自旋源激发装置，其特征在于，所述的压电片(1)为圆形压电片，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金峰，袁伟桃，任捷，龙洋，潘永东，仲政，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31